碳的單質(zhì)及化合物

1、第3章 第一節(jié) 碳的多樣性 （第1課時(shí)）碳的單質(zhì)及化合物滕州十一中 邵光萍 實(shí)施日期：2012年11日29日課題：魯科版化學(xué)1第三章第一節(jié)第一課時(shí)課型：新授課教學(xué)模式：實(shí)驗(yàn)探究 自主歸納 教學(xué)手段：實(shí)驗(yàn)用品和多媒體輔助教學(xué)教學(xué)內(nèi)容分析本節(jié)為山東科技出版社出版的高中化學(xué)必修1教材第三章第一節(jié)第一課時(shí)的內(nèi)容。碳是一種重要的非金屬元素，碳及其化合物在生活、生產(chǎn)實(shí)際中的應(yīng)用非常廣泛。碳及其某些重要化合物的性質(zhì)在初中化學(xué)已有涉及，本節(jié)繼續(xù)較深入的介紹碳的多樣性及碳轉(zhuǎn)化的多樣性，使學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識(shí)碳與人類生產(chǎn)、生活的關(guān)系，并了解碳的重要化合物Na2CO3與NaHCO3。學(xué)生學(xué)習(xí)情況分析有關(guān)碳單質(zhì)和一些碳的重

2、要化合物（如CO、CO2、CaCO3）的知識(shí)，學(xué)生在初中已有所學(xué)習(xí)。因此，對(duì)本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，可能產(chǎn)生“似曾相識(shí)”的感覺。設(shè)計(jì)思想設(shè)置情景、探究實(shí)驗(yàn)，運(yùn)用媒體展示，交流研討，實(shí)驗(yàn)探究，問題討論等方法組織教學(xué)，營造探究學(xué)習(xí)氛圍，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)習(xí)探究學(xué)習(xí)方法，培養(yǎng)合作學(xué)習(xí)意識(shí)，使學(xué)生在體驗(yàn)探究的過程中獲得新知識(shí)。這樣，即可利用“似曾相識(shí)”的正面效應(yīng)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，又可消除“似曾相識(shí)”的負(fù)面影響“冷飯熱炒”。教學(xué)目標(biāo)（一）知識(shí)與技能目標(biāo)1、通過介紹各種碳單質(zhì)，使學(xué)生了解同素異形體的概念，知道碳有三種同素異形體，它們的物理性質(zhì)有較大的差別，導(dǎo)致物理性質(zhì)相異的主要原因是碳原子的排列不同。2、知道含碳元素

3、的化合物種類繁多，一般分為含碳的無機(jī)化合物和有機(jī)化合物兩大類，通過活動(dòng)探究認(rèn)識(shí)碳酸鈉和碳酸氫鈉的主要性質(zhì)，初步體會(huì)它們性質(zhì)的差異。（二）過程與方法目標(biāo)1、通過探究碳酸鈉和碳酸氫鈉的主要性質(zhì)，進(jìn)一步熟悉研究物質(zhì)性質(zhì)的基本程序，培養(yǎng)學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)科學(xué)探究的能力。（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)通過實(shí)驗(yàn)探究激發(fā)學(xué)生探究化學(xué)的興趣，發(fā)揚(yáng)合作學(xué)習(xí)的精神，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的學(xué)習(xí)習(xí)慣。教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)知識(shí)重、難點(diǎn)：碳酸鈉與碳酸氫鈉的性質(zhì)。過程方法的重點(diǎn):應(yīng)用各類物質(zhì)之間的反應(yīng)關(guān)系探討物質(zhì)的性質(zhì).課前準(zhǔn)備（一）學(xué)生準(zhǔn)備1、 預(yù)習(xí) 第一節(jié) 碳的多樣性2、 查閱資料，了解C60、碳納米管的用途，大膽想像，對(duì)于C60 這種結(jié)構(gòu)獨(dú)

4、特的物質(zhì)，化學(xué)家們可能進(jìn)行哪些研究工作？3、 設(shè)計(jì)活動(dòng)探究方案（二）教師準(zhǔn)備1、 將學(xué)生每四人編為一組；2、 針對(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)的活動(dòng)探究方案配合實(shí)驗(yàn)老師準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材與藥品?！窘虒W(xué)過程】教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖多媒體展示導(dǎo)入新課圖片展示世界上最大的鉆石庫利南一號(hào)圖中的鉆石重約五十克拉價(jià)值高達(dá)五百萬美元在一九三四年芝加哥世界博覽會(huì)上被評(píng)為美國最完美的鉆石。美麗的珊瑚這么昂貴漂亮的鉆石主要化學(xué)成分是什么？是金剛石。溶洞和珊瑚主要成分又如何？是碳酸鈣。這就涉及到碳的知識(shí)，在初中我們接觸過碳，知道碳既是構(gòu)成生物體的基本元素，又是構(gòu)成地殼中巖石和化石燃料的主要元素。碳以多種形態(tài)存在于自然界中。今天，我

5、們就一起來感受碳的多樣性吧！觀察這兩幅圖片， 思考圖中物質(zhì)的主要化學(xué)成分是什么？回答：可能是金剛石。觀察圖片感受自然美景，試著說出圖中物質(zhì)的主要成分：是碳酸鈣。從生活圖片出發(fā)，便于引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)課堂氣氛。從舊知引出新知，為新課做鋪墊。提出問題說出你身邊還有哪些含碳物質(zhì)。思考并回答：煤塊、甲烷、一氧化碳、二氧化碳大理石等。培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力。教師點(diǎn)撥自然界中有游離態(tài)的碳單質(zhì)如金剛石等，還有化合態(tài)的碳元素如CO、CO2、可燃冰等，總之涉及到生命、能源、環(huán)境、材料等多個(gè)領(lǐng)域。下面我們先來研究多種多樣的碳單質(zhì)。思考體會(huì)使學(xué)生對(duì)碳有一個(gè)總的了解。板書第一節(jié) 碳的多樣性一.多種多樣的碳單質(zhì)

6、記筆記加深學(xué)生的印象，便于掌握基礎(chǔ)知識(shí)。指導(dǎo)閱讀過渡閱讀課本第一部分：多種多樣的碳單質(zhì)。請(qǐng)同學(xué)們閱讀教材回答：碳的幾種單質(zhì)，它們的物理性質(zhì)是否相同？什么是同素異形體？請(qǐng)同學(xué)們思考：同樣是碳元素，為什么能組成不同的碳單質(zhì)？閱讀并思考、回答：石墨：深灰色、質(zhì)軟，不透明、易導(dǎo)電的片狀固體。金剛石：五色透明、硬度極高的固體。同素異形體的概念:由同一種元素組成的性質(zhì)不同的幾種單質(zhì)，叫做該元素的同素異形體。培養(yǎng)學(xué)生閱讀、自學(xué)獨(dú)立思考的能力展示模型展示:金剛石、石墨、C60的球棍模型，并指出這里的“球”可看成碳原子，“棍”可看做化學(xué)鍵即強(qiáng)的相互作用。分組觀察、思考：各個(gè)模型中碳原子的排列特點(diǎn)有什么不同？結(jié)合

7、課本討論歸納：1、金剛石，它的每一個(gè)碳原子都與相鄰的四個(gè)碳原子以強(qiáng)的相互作用連接形成了正四面體結(jié)構(gòu)。2、石墨的碳原子是以層狀排列的，每一層是平面六邊形，層與層間是范德華力，這種力比較弱，因此層與層間可相對(duì)滑動(dòng)。3、從整體來看C60的結(jié)構(gòu)是球狀的，形似足球，碳原子位與球表面，呈正六邊形和正五邊形，球內(nèi)是空的。培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、對(duì)比分析能力。明確碳的三種單質(zhì)的碳原子的排列特點(diǎn)。培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力。師生交流研討多媒體介紹史實(shí)設(shè)問:通過初中的學(xué)習(xí)和剛才的閱讀觀察，你已獲得了有關(guān)碳單質(zhì)的哪些內(nèi)容？你還有哪些疑問？已經(jīng)了解的知識(shí)和提出的問題歸納如下：1、 碳的各種單質(zhì)的物理性質(zhì)相異的主要原因是什么？講

8、述：前面我們簡要地討論了碳的同素異形體的結(jié)構(gòu)，它們的結(jié)構(gòu)不同決定了它們的性質(zhì)也不同。在這里假設(shè)把碳原子比喻為建筑用的磚，把金剛石、石墨、C60比喻成用磚蓋成的建筑物，用相同的磚但不同的方式蓋成的建筑物，其外型不同，牢固程度可能會(huì)存在較大差異。2、 碳的各種單質(zhì)化學(xué)性質(zhì)是否相同？為什么？3、 如何證明石墨、金剛石都是由碳元素組成？多媒體介紹史實(shí)：1797年英國化學(xué)家錢南為了測(cè)出金剛石的成分，做了一個(gè)非常昂貴的實(shí)驗(yàn)。他將金剛石放在密閉的、充滿氧氣的箱子里進(jìn)行燃燒（注意，這只箱子是純金的），結(jié)果非常令人意外箱子里的氣體成分竟然是二氧化碳，這就意味著如此奢侈的實(shí)驗(yàn)，發(fā)生的反應(yīng)是如此簡單，即碳和氧氣反應(yīng)

9、生成二氧化碳，金剛石只含碳元素思考，討論，交流，研討，歸納，并提出問題，回答：1、碳原子的排列不同，即結(jié)構(gòu)不同。2、相同。因?yàn)橛赏N元素組成。3、讓石墨、金剛石分別在氧氣中燃燒產(chǎn)物都是二氧化碳，說明石墨、金剛石都是由碳元素組成。使學(xué)生了解同素異形體的概念，知道碳的三中同素異形體各自的物理性質(zhì)，以及物理性質(zhì)不同的原因。通過比喻遷移，學(xué)生對(duì)抽象問題具體化。通過史實(shí)介紹，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)板書1.同素異形體的概念:由同一種元素組成的性質(zhì)不同的幾種單質(zhì)，叫做該元素的同素異形體。2.碳的單質(zhì):石墨、金剛石、C60整理思維，做好筆記。培養(yǎng)學(xué)生的重點(diǎn)知識(shí)體系。指導(dǎo)閱讀讓學(xué)生讀教材的“化學(xué)前沿”了解C60

10、與碳納米管的知識(shí)，并介紹自己查的C60資料和設(shè)想及碳納米管作用。閱讀，思考，討論，匯報(bào)培養(yǎng)學(xué)生的閱讀能力，收集整理信息的能力，創(chuàng)新想象的能力。過渡 盡管碳元素有多種同素異形體，但它在自然界主要是以化合物的形式存在的。例如：蛋白質(zhì)、淀粉、天然氣等有機(jī)化合物；CO2、碳酸鹽等無機(jī)化合物。下面，我們一起來探討有著重要用途的兩種含碳無機(jī)化合物碳酸鈉、碳酸氫鈉。舉例說出碳的常見化合物：常見有機(jī)物和無機(jī)物。培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力，遷移過渡能力?；顒?dòng)探究板書現(xiàn)在你們面前有兩包物質(zhì)，一個(gè)是碳酸鈉，一個(gè)是碳酸氫鈉（課前分好組，放好藥品）。請(qǐng)仔細(xì)觀察它們的顏色、狀態(tài)。讓學(xué)生閱讀課本了解它們的用途。2. 廣泛存

11、在的含碳化合物碳酸鈉(純堿或蘇打)：白色固體 ，易溶于水。，水溶液顯堿性。 用途：玻璃、造紙工業(yè)、作食用堿。碳酸氫鈉(小蘇打 )白色固體 ，易溶于水，但溶解度比碳酸鈉的小，水溶液也顯堿性。 用途：發(fā)酵粉，也可作食用堿。觀察、思考、回答并閱讀課本說出它們顏色、狀態(tài)、用途和俗稱。記筆記使學(xué)生形成知識(shí)體系。了解兩種鹽物理性質(zhì)。過渡 活動(dòng)探究多媒體展示 我們已研究完這兩種物質(zhì)的物理性質(zhì)，接著讓我們來探討一下它們的化學(xué)性質(zhì)。探究Na2CO3 和 NaHCO3 的化學(xué)性質(zhì)： 方法導(dǎo)引：通過初中的學(xué)習(xí)你知道碳酸鈣的化學(xué)性質(zhì)嗎？碳酸鈉和碳酸氫鈉是否具有類似的化學(xué)性質(zhì)呢？老師給出參考實(shí)驗(yàn)步驟：（1）與酸反應(yīng)：實(shí)

12、驗(yàn)試劑：碳酸鈉粉末，碳酸氫鈉粉末，稀鹽酸實(shí)驗(yàn)操作：用球泡分別盛裝等量碳酸鈉粉末與碳酸氫鈉粉末，與鹽酸反應(yīng)，比較反應(yīng)速率大小。（2） 熱穩(wěn)定性：實(shí)驗(yàn)試劑：碳酸鈉粉末，碳酸氫鈉粉末，澄清的石灰水實(shí)驗(yàn)操作：在大試管中裝有碳酸鈉粉末或碳酸氫鈉粉末，在燒杯內(nèi)裝入澄清的石灰水，用酒精燈加熱藥品，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。注意事項(xiàng)：實(shí)驗(yàn)前要先檢查裝置的氣密性。為防止產(chǎn)生的水回流炸裂試管，試管口要稍微向下傾斜。試管中的藥品不能太少，否則現(xiàn)象不明顯。實(shí)驗(yàn)完，先把導(dǎo)管從溶液中移出，再移開酒精燈。請(qǐng)每組同學(xué)結(jié)合自己面前實(shí)驗(yàn)用品：碳酸鈉、碳酸氫鈉、鹽酸、澄清石灰水、CaCl2溶液、NaOH 溶液，想一想這兩種鹽還可能與哪些物質(zhì)反

13、應(yīng)？強(qiáng)調(diào)：實(shí)驗(yàn)之前請(qǐng)同學(xué)注意老師給的注意事項(xiàng)。老師巡回指導(dǎo)老師找兩個(gè)小組匯報(bào)活動(dòng)成果，做好表現(xiàn)性評(píng)價(jià)。思考 回答：碳酸鈣的化學(xué)性質(zhì)：碳酸鈣與酸反應(yīng)；碳酸鈣高溫分解。預(yù)測(cè)碳酸鈉和碳酸氫的化學(xué)性質(zhì)提出假設(shè)：二者可能與酸反應(yīng)；可能高溫分解。根據(jù)假設(shè)，參考老師的步驟，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，思考分組討論、回答：與酸反應(yīng)（1）碳酸鈉與碳酸氫鈉是否發(fā)生反應(yīng)且反應(yīng)速率如何。（2）熱穩(wěn)定性：將碳酸鈉與碳酸氫鈉分別加熱看反應(yīng)現(xiàn)象及反應(yīng)速率。思考回答：兩種鹽還與CaCl2溶液反應(yīng)；也可與澄清石灰水反應(yīng)。分組實(shí)驗(yàn)，記錄填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，小組交流實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論，匯報(bào)活動(dòng)成果。培養(yǎng)學(xué)生活動(dòng)探究的能力，遷移應(yīng)用能力。讓學(xué)生明確在活動(dòng)開

14、始前，要做必要的、充分的準(zhǔn)備工作，為學(xué)生理清思路。培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力，創(chuàng)新能力，合作能力，團(tuán)隊(duì)精神。歸納點(diǎn)評(píng)板書根據(jù)匯報(bào)成果讓學(xué)生歸納Na2CO3 和 NaHCO3的化學(xué)性質(zhì)，教師點(diǎn)評(píng)并板書 Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2（反應(yīng)速率慢）Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3+2NaOHNa2CO3+CaCl2 =CaCO3+2NaClNaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2（反應(yīng)速率快）NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O加熱2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2爬黑板，書寫相關(guān)化學(xué)反應(yīng)的離子方程式。相關(guān)反應(yīng)的離子方程式。2H+CO32-=H2O+CO2

15、Ba2+CO32-=BaCO3H+HCO3-=H2O+CO2OH-+HCO3-=H2O+CO32-有利于培養(yǎng)學(xué)生的書寫離子方程式的能力，進(jìn)一步鞏固離子方程式的書寫技巧。問題討論老師提問，釋疑解難：（1） 如何鑒別一種固體物質(zhì)是Na2CO3還是NaHCO3？（2） 碳酸鹽和碳酸氫鹽之間如何轉(zhuǎn)化？歸納點(diǎn)撥： （3） 鹽酸與碳酸鈉溶液反應(yīng)，滴加順序不同為什么現(xiàn)象不同？點(diǎn)撥歸納：向鹽酸里逐滴加入Na2CO3溶液，開始時(shí)酸過量，開始有氣體放出： Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2；向Na2CO3溶液里逐滴加入鹽酸，開始時(shí)酸不足，開始無氣體產(chǎn)生：HCl+Na2CO3=NaCl+NaHCO3

16、 NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2 思考，討論，回答：（1） 方法加熱：NaHCO3受熱產(chǎn)生能使澄清石灰水變渾濁的無色無味的氣體CO2；Na2CO3無此性質(zhì)；方法用稀鹽酸：向Na2CO3溶液中逐滴加入稀鹽酸，開始一段時(shí)間無氣體產(chǎn)生，當(dāng)稀鹽酸滴加到一定量后有氣體產(chǎn)生。而向NaHCO3溶液中滴加稀鹽酸，立即產(chǎn)生無色無味的氣體；方法CaCl2溶液：CaCl2溶液滴加到Na2CO3溶液中能產(chǎn)生白色沉淀，滴加到NaHCO3溶液中無白色沉淀產(chǎn)生。加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的實(shí)際靈活應(yīng)用的能力，突破重難點(diǎn)典例導(dǎo)析題型一 碳單質(zhì)的多樣性（先讓學(xué)生自主完成，師生共同點(diǎn)評(píng)）例1 金剛石、石墨、C60性質(zhì)有所不同

17、，是由于（ ）A構(gòu)成原子不同B. 原子的各自排列方式不同C具有不同的幾何外形D硬度不同變 式 訓(xùn) 練下列物質(zhì)互為同素異形體的是 （ ）ACaCO3和MgCO3 B. CO2和COC. C60和C70 D. S8 和S6 題型二 Na2CO3和NaHCO3的性質(zhì)例2 下列說法中不正確的是 （ ）A Na2CO3比NaHCO3易溶于水B Na2CO3比NaHCO3穩(wěn)定C 石灰水能與Na2CO3反應(yīng)，而不能與NaHCO3反應(yīng)D 與足量鹽酸反應(yīng)得到相同質(zhì)量的CO2，用NaHCO3比Na2CO3的質(zhì)量要多變 式 訓(xùn) 練現(xiàn)有25ml 2 mol/L 的Na2CO3溶液和75 ml 1 mol/L的稀鹽酸，

18、將Na2CO3溶液緩緩滴加到鹽酸中 將稀鹽酸緩緩滴加到Na2CO3溶液中，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下產(chǎn)生氣體的情況是 （ ）A均為0.84 L B. 均為0.56LC. D 做例題和練習(xí)討論，回答出原因：選B思考回答：選C D原因是同素異形體的研究對(duì)象是單質(zhì)，而且由同種元素組成。思考回答：C D原因是C中的碳酸氫鈉也能與石灰水反應(yīng)；D中的二氧化碳若為44克，則需碳酸鈉53克，碳酸氫鈉84克。思考討論回答 ：根據(jù)問題討論（3） 可知選C訓(xùn)練知識(shí)重難點(diǎn)，培養(yǎng)變式思維能力。培養(yǎng)學(xué)生的遷移能力。本節(jié)內(nèi)容小結(jié)先讓學(xué)生自主完成，老師再點(diǎn)撥：本節(jié)課主要是掌握碳酸鈉和碳酸氫鈉性質(zhì)上的區(qū)別，并以碳的各種單質(zhì)為例，了解同素異形

19、體的概念。思考，總結(jié)，討論，回答。培養(yǎng)學(xué)生的概括綜合能力。作業(yè)設(shè)計(jì)課后第72頁第6題和第7題。記作業(yè)進(jìn)一步鞏固基礎(chǔ)。板書設(shè)計(jì)第一節(jié) 碳的多樣性一、多種多樣的碳單質(zhì)1.同素異形體的概念:由同一種元素組成的性質(zhì)不同的幾種單質(zhì)，叫做該元素的同素異形體。2.碳的單質(zhì):石墨、金剛石、C602、 廣泛存在的含碳化合物1、 Na2CO3 和 NaHCO3的物理性質(zhì)及用途：碳酸鈉(純堿或蘇打)：白色固體 ，易溶于水，水呈堿性。 用途：玻璃、造紙工業(yè)、作食用堿等。碳酸氫鈉(小蘇打 )白色固體 ，易溶于水，但溶解度比碳酸鈉的小，水溶液也呈堿性。 用途：發(fā)酵粉、也可作食用堿等。2、Na2CO3 和 NaHCO3的化

20、學(xué)性質(zhì)：（1）與酸反應(yīng) Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2 NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2（2）與堿反應(yīng) Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3+2NaOHNaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O（注意，NaHCO3也能與Ca(OH)2反應(yīng)，但Na2CO3不與NaOH反應(yīng)）（3）與鹽反應(yīng) Na2CO3+CaCl2 =CaCO3+2NaCl （4） 不穩(wěn)定性 2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2【教學(xué)反思】本節(jié)課屬于元素化合物知識(shí)，本節(jié)的安排主要是使科學(xué)更進(jìn)一步貼近我們的生活，解決實(shí)際問題。從自然現(xiàn)象引入，激發(fā)學(xué)生的思維，引導(dǎo)他們尋找身邊含碳元素的物質(zhì)，建立碳元素的家族，在學(xué)習(xí)的同時(shí)引入了很多鮮活內(nèi)容，如圖片、實(shí)驗(yàn)、史實(shí)等，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的積極性。而本節(jié)課的核心任務(wù)是探究碳酸鈉和碳酸氫鈉性質(zhì),通過活動(dòng)探究的形式使學(xué)生獲取知識(shí),既鞏固了第一章所學(xué)的研究物質(zhì)性質(zhì)的基本程序,又培養(yǎng)了學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)科學(xué)探究的能力.在關(guān)注獲取結(jié)果的同時(shí),也關(guān)注了教學(xué)過程.特別是